CN110521933A - 一种制备慢消化功能挤压米制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以普通大米和杨梅叶原花色素为原材料，制备具有慢消化功能的挤压米制品方法，该方法以普通大米为主料，以杨梅叶原花色素为辅料，经过粉碎、混合、多阶段挤压成型、二次烘干、常温冷却，制得了一种色泽均匀、粒型均一、烹饪方便、口感良好、消化速率缓慢的功能型挤压米制品，该方法能有效抑制大米淀粉消化速率较快的问题，提高大米产品的功能性。
Description
技术领域
本发明涉及慢消化食品加工领域，具体涉及一种以大米及杨梅叶原花色素为原料制备慢消化功能挤压米制品的方法。
背景技术
大米是人类碳水化合物的主要提供者之一，全球约有50％的人口以大米为主食。然而随着现代加工技术的不断发展，大米被加工的程度也越来越高，但高加工精度使得大米的消化速率显著上升。有研究表明，长期摄入精白米可导致人体餐后血糖的快速上升，从而与糖尿病、肥胖、心血管疾病等慢性病的发生呈正相关。因此，如何降低大米的消化速率，是科研工作者、企业、消费者共同关注的重要问题。目前，有采用转基因手段，增加大米淀粉中直链淀粉含量；或采用化学改性的方法，从而降低其消化速率的方法。但目前无论是转基因技术，还是化学改性，仍无法为普通大众所接受。亟需新型的加工技术手段，来解决大米消化速率快的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明以大米和杨梅叶原花色素为原料，以双螺杆挤压技术为手段，提出了一种加工成本低、产品均一性好、口感良好、消化速率显著降低的慢消化功能挤压米制品的方法。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种制备慢消化功能挤压米制品的方法，主要包括如下步骤：
(1)混合：将粉碎的大米、杨梅叶原花色素和水充分混匀，形成混合原料；其中，以大米重量为基准量，杨梅叶原花色素加入量为0.1～1.5％、水的加入量为20～30％的；
(2)挤压造粒：将步骤(1)得到的混合原料送入双螺杆挤压装置中，双螺杆转速为60～80r/min，在挤压过程中依次进行五段加热，一段温度55～60℃、二段温度60～65℃、三段温度62～68℃、四段温度65～68℃、五段温度55～60℃。然后通过磨具，形成米粒状半成品；
(3)烘干：将步骤(2)得到的米粒状半成品进行烘干并冷却获得慢消化功能挤压米制品，烘干温度40-55℃。
在本发明中，大米易获得，原料成本较低。杨梅叶原花色素来源于杨梅叶修剪过程中的废弃叶子，其提取中间无外源化学有害成分添加，原料成本低、提取工艺便捷。作为辅料，杨梅叶原花色素具有稳定性好、聚合度适中，易于大米淀粉分子结合等特点。其作用有主要有以下几点：(1)将杨梅叶原花色素与大米混合后，可以使物料与水充分、紧密结合，从而有利于物料的润胀和熟化；(2)由于杨梅叶原花色素具有良好的亲水性，在用水浸泡产品时，可以使产品迅速吸水软化，并使得产品复水均匀，保持米制品的口感。(3)加入杨梅叶原花色素后，大米淀粉的糊化程度受到抑制，使得产品糊化度在一定程度上降低，烹饪后更容易保持较低的消化速率。(4)杨梅叶原花色素本身可与淀粉消化酶结合，从而有效抑制淀粉消化。
另外，本发明采用了可控的双螺杆挤压技术，使得杨梅叶原花色素能充分的与淀粉颗粒接触。在逐级变温条件下，物料中淀粉的糊化度受到限制，对杨梅叶原花色素的结构破坏程度较低。设置的五段温度，可以使最终产品的熟化度可以控制在50～60％。
进一步地，所述步骤(1)中，粉碎的大米过60～100目筛。过筛后，大米和杨梅叶原花色素的混合更均匀，挤压效果也更好，从而提高了产品品质的均匀性。
进一步地，所述步骤(1)中，粉碎的大米、杨梅叶原花色素和水在螺杆挤压机上的混合装置中混匀，混合装置的转速设置为100～120r/min，混合时长15～25min。
进一步地，在所述步骤(2)中，所述模具压制出直径为2～3㎜、长度为4～6㎜的米粒状半成品。
进一步地，所述步骤(3)中烘干步骤如下：
(3.1)热风烘干：将所述米粒状半成品进行热风烘干，烘干温度为50～55℃，烘干时长为30～40min；
(3.2)二次低温烘干：将热风烘干温度设置为40-45℃对步骤(3.1)烘干过的米粒状半成品进行二次烘干，烘干时长为40-60min。
挤压后的慢消化功能米制品水分含量较高，需在较高的温度和较快的风速下进行快速干燥，去除表面水分，使得挤压米粒能完全分离。当水分含量降低至一定水平后，采用较低温度进行继续烘干，避免干燥过程中出现焦糊、破损等。
进一步地，所述方法还包括分级步骤：将冷却后获得的慢消化功能挤压米制品进行分级，筛选出不完整颗粒；
进一步地，所述杨梅叶原花色素来源于杨梅叶干品的水提物。
本发明所生产的慢消化功能挤压米制品，在食用时，可与普通大米相似，直接加入一定量的水，置于电饭锅中进行蒸煮，所需时间要短于普通大米。
本发明有益效果如下：
(1)采用挤压工艺，成本低、经济环保，可规模化生产，同时保留大米自身营养成分，产品品质均匀度高、口感与蒸煮的大米接近。
(2)通过添加杨梅叶原花色素，并通过双螺旋装置五段控温的方法，使产品的熟化度保持在50-60％，均匀性也得到保障。
(3)采用了热风烘干、低温烘干、然后自然风冷却物料的方式对挤压成型的米粒状半成品进行干燥，产品在冷却时水分已经降低至13％左右，从而解决挤压米制品长期存放问题。
(4)复水性好，在食用时只需按照普通大米加工方式即可，且所需烹饪时间降低，解决了普通大米蒸煮时间长的问题，有利于节约能源。
(5)消化速率低，相比于一般烹饪的大米，复合原花色素的功能挤压米制品消化速率显著降低，适用于对血糖控制有需求的消费者。
附图说明
图1是不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品；其中，ER代表未混合，0.1ER,0.5ER,1ER,1.5ER,2ER分别代表混合了0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％重量比杨梅叶原花色素的挤压米制品；
图2是不同杨梅叶原花色素复合的挤压米制品X衍射结晶图；
图3是不同杨梅叶原花色素复合的挤压米制品红外光谱图。
具体实施方式
本实施方式中，杨梅叶原花色素通过如下步骤提取：
(1)将杨梅叶粉碎，过80目筛，70％(v/v)丙酮萃取，-50℃下冷冻干燥24小时，得黄棕色粉末；其中，杨梅叶原花色素的纯度≥35％(质量％)；所述70％丙酮由丙酮和水按照体积比70:30混合得到；
(2)将步骤1得到的黄棕色粉末经HPD-500大孔树脂纯化后，再经Sephadex LH-20纯化，经80％(v/v)乙醇和60％(v/v)丙酮洗脱，收集丙酮相，-50℃下冷冻干燥24小时，得到黄棕色粉末；其中，杨梅叶原花色素的纯度≥85％(质量％)。
实施例1：不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品的制备
S1、混合：将大米粉碎，过100目筛。在混合装置中加入碎米，并以碎米为基准量，分别加入0、0.1％、0.5％、1.0％、1.5％重量比的杨梅叶原花色素和25％重量比的水，将混合搅拌装置的转速设置为100r/min，混合时长15min，在混合装置中充分混匀，形成混合原料。
S2、挤压成型：将混合原料送入双螺杆挤压装置中，将双螺杆挤压装置的双螺杆转速设置为70r/min，进行五级加热，设置一级温度55℃、二级温度60℃、三级温度65℃、四级温度68℃、五级温度55℃。设置双螺杆挤压装置制备出直径为2mm，长度为4mm的挤压米半成品。
S3、烘干：
S3a、热风烘干：设置热风烘干装置的烘干温度为55℃，烘干时长为35min，将米粒状半成品在热风烘干装置中进行第一次烘干；
S3b、二次低温烘干：将经过S3a步骤后的半成品，进行第二次热风烘干，设置热风烘干装置的烘干温度为40℃，烘干时长为50min。
S4、冷却：将烘干后的半成品，在自然风下冷却，形成慢消化功能挤压米制品。
S5、分级：对冷却后的成品进行分级，筛选出不完善粒；
不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品成品如图1所示，随着杨梅叶原花色素添加量的提高，挤压米的色泽也逐渐加深。对不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品进行理化性质分析步骤如下：
S1、粉碎：将上述实施例和对比例中所制备的不同挤压米制品分别进行真空冻干后粉碎，过100目筛，样品用铝箔真空密封后低温避光保存。
S2、晶体衍射：将步骤S1所得的粉末状样品进行晶体衍射分析，分析条件为40kV、40mA,扫描速度为2θ/min，扫描范围为4°到40°，结果见附图2。可以看到无论是大米原样品还是挤压后的产品，在15°、23°处以及17°、18°均出现了特征峰值，这些峰值表明大米原样品和挤压米的淀粉晶型均为典型的A型结晶结构。而对不同样品的结晶度进行分析，也可以发现，添加杨梅叶原花色素挤压的大米淀粉结晶度显著的降低，表明挤压的过程破坏了大米淀粉的结晶结构。
S3、红外光谱扫描：将步骤S1所得样品与一定量的溴化钾混合后压片，在4000-400cm-1范围内进行扫描，分辨率4cm-1扫描次数为32次，结果见附图3。所有挤压米样品在2928cm-1处均出现典型吸收峰，这一峰值是典型的-CH2官能团，在1649cm-1处观察到伸缩震动，而该处峰的出现与-OH官能团紧密相关，表明无论是在大米样品、杨梅叶原花色素复合的挤压米还是杨梅叶原花色素本身，均含有数量丰富的-OH官能团，这也与前期报道的大米淀粉、杨梅叶原花色素本身还有较多-OH官能团相符合。
S4、糊化性能测定：
取3.0g步骤S1的样品与25mL蒸馏水混合均匀后，置于样品试管中，匀速搅拌(960r/min)，加热至50℃，然后将混合物在7.5min内加热至95℃，然后在7.5min内降温至50℃，并保持2min。对挤压米制品的起始黏度、峰值黏度等特征参数进行测定，结果见表1。
表1不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品糊化参数表征
每列不同的字母上标代表在0.05水平上有显著差异
从最终分析的杨梅叶原花色素复合的挤压米制品理化性质上可以看出，相比于普通大米、无杨梅叶原花色素添加的挤压米制品，添加不同浓度的杨梅叶原花色素挤压米制品，在结晶度、特征官能团、糊化度等方面均存在较大差异，暗示着挤压米制品中杨梅叶原花色素与淀粉分子间发生了一定的反应，从而改变了大米淀粉的理化性质。
对不同浓度杨梅叶原花色素复合的挤压米制品进行消化特性评价步骤如下：
S1、样品预处理；取含200mg淀粉的样品置于试管中，加入2ml的蒸馏水，然后在沸水中加热30min，使得淀粉完全糊化。
S2、模拟胃消化：将上述样品冷却至37℃后，加入一定量胃消化液(Porcinepepsin 3200U)，混合均匀后，在37℃下温浴30min。
S3、模拟肠消化：将步骤S2得到的混合液pH调整至6.8后，加入一定量的小肠消化液(140U amyloglucosidase，10mg 4×U.S.P specification活力的Pancreatin)，间隔震荡，在37℃温浴180min。
S4、样品取样及水解率测定：在胃消化的0、30min，小肠消化的5、10、15、20、30、60、90、120、180min进行取样，并对其葡萄糖含量进行测定。
S5、水解动力学方程拟合：采用水解动力学一级方程对挤压物中淀粉消化速率进行表征，结果如表2。从图中可以看出，一般大米和复合原花色素挤压后的米最终的平衡水解度和消化速率常数存在显著差异，随着杨梅叶原花色素复合量的增加，消化速率常数k由4.81×10-2/min降低至2.03×10-2/min，表明杨梅叶原花色素复合的挤压米比一般大米更不容易被消化。
表2消化动力学方程拟合
每列不同的字母上标代表在0.05水平上有显著差异
从最终的慢消化功能挤压米制品中随机抽样进行检测，熟化度达到57％，检测水分含量为12.8％，颗粒饱满，色泽均一性好，烹饪时间较普通大米显著缩短，挤压米烹饪后口感优良。
另外，本发明还提供了其它制备条件的实施例。
实施例2：
S1、混合：将大米粉碎，过60目筛。在混合装置中加入碎米，并以碎米为基准量，加入1.5％重量比的杨梅叶原花色素和20％重量比的水，将混合装置的转速设置为110r/min，混合时长25min，在混合装置中充分混匀，形成混合原料。
S2、挤压成型：将混合原料送入双螺杆挤压装置中，将双螺杆挤压装置的双螺杆转速设置为60r/min，进行五级加热，设置一级温度60℃、二级温度65℃、三级温度62℃、四级温度65℃、五级温度60℃。设置双螺杆挤压装置制备出直径为3mm，长度为6mm的挤压米半成品。
S3、烘干：
S3a、热风烘干：设置热风烘干装置的烘干温度为50℃，烘干时长为40min，将米粒状半成品在热风烘干装置中进行第一次烘干；
S3b、二次低温烘干：将经过S3a步骤后的半成品，进行第二次热风烘干，设置热风烘干装置的烘干温度为45℃，烘干时长为40min。
S4、冷却：将烘干后的半成品，在自然风下冷却，形成慢消化功能挤压米制品。
S5、分级：对冷却后的成品进行分级，筛选出不完善粒；
从最终的慢消化功能挤压米制品中随机抽样进行检测，熟化度达到60％，检测水分含量为13.0％，颗粒饱满，色泽均一性好，烹饪时间较普通大米显著缩短，挤压米烹饪后口感优良。
实施例3：
S1、混合：将大米粉碎，过100目筛。在混合装置中加入碎米，并以碎米为基准量，加入0.5％重量比的杨梅叶原花色素和30％重量比的水，将混合装置的转速设置为120r/min，混合时长15min，在混合装置中充分混匀，形成混合原料。
S2、挤压成型：将混合原料送入双螺杆挤压装置中，将双螺杆挤压装置的双螺杆转速设置为115r/min，进行五级加热，设置一级温度55℃、二级温度60℃、三级温度68℃、四级温度68℃、五级温度55℃。设置双螺杆挤压装置制备出直径为2mm，长度为4mm的挤压米半成品。
S3、烘干：
S3a、热风烘干：设置热风烘干装置的烘干温度为55℃，烘干时长为30min，将米粒状半成品在热风烘干装置中进行第一次烘干；
S3b、二次低温烘干：将经过S3a步骤后的半成品，进行第二次热风烘干，设置热风烘干装置的烘干温度为40℃，烘干时长为60min。
S4、冷却：将烘干后的半成品，在自然风下冷却，形成慢消化功能挤压米制品。
S5、分级：对冷却后的成品进行分级，筛选出不完善粒；
从最终的慢消化功能挤压米制品中随机抽样进行检测，熟化度达到65％，检测水分含量为12.9％，颗粒饱满，色泽均一性好，烹饪时间较普通大米显著缩短，挤压米烹饪后口感优良。
实施例4：
S1、混合：将大米粉碎，并以碎米为基准量，加入1.0％重量比的杨梅叶原花色素和25％重量比的水充分混匀，形成混合原料。
S2、挤压成型：将混合原料送入双螺杆挤压装置中，将双螺杆挤压装置的双螺杆转速设置为70r/min，进行五级加热，设置一级温度55℃、二级温度60℃、三级温度65℃、四级温度68℃、五级温度55℃。设置双螺杆挤压装置制备出直径为2mm，长度为4mm的挤压米半成品。
S3、烘干：将步骤S2得到的挤压米半成品在流化床中干燥，干燥温度为45℃，直至烘干。
S4、冷却：将烘干后的半成品，在自然风下冷却，形成慢消化功能挤压米制品。
S5、分级：对冷却后的成品进行分级，筛选出不完善粒；
从最终的慢消化功能挤压米制品中随机抽样进行检测，熟化度达到58％，检测水分含量为13.2％，颗粒饱满，色泽均一性好，烹饪时间较普通大米显著缩短，挤压米烹饪后口感优良。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的保护范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效，都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：主要包括如下步骤：
(1)混合：将粉碎的大米、杨梅叶原花色素和水充分混匀，形成混合原料；其中，以大米重量为基准量，杨梅叶原花色素加入量为0.1～1.5％、水的加入量为20～30％；
(2)挤压造粒：将步骤(1)得到的混合原料送入双螺杆挤压装置中，双螺杆转速为60～100r/min，在挤压过程中依次进行五级加热，一级温度55～60℃、二级温度60～65℃、三级温度62～68℃、四级温度65～68℃、五级温度55～60℃。然后通过磨具，形成米粒状半成品；
(3)烘干：将步骤(2)得到的米粒状半成品进行烘干并冷却获得慢消化功能挤压米制品，烘干温度40-55℃。
2.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，粉碎的大米过60～100目筛。
3.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，粉碎的大米、杨梅叶原花色素和水在螺杆挤压机上的混合装置中混匀，混合装置的转速设置为100～120r/min，混合时长15～25min。
4.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述模具压制出直径为2～3㎜、长度为4～6㎜的米粒状半成品。
5.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：所述步骤(3)中烘干步骤如下：
(3.1)热风烘干：将所述米粒状半成品进行热风烘干，烘干温度为50～55℃，烘干时长为30～40min；
(3.2)二次低温烘干：将热风烘干温度设置为40-45℃，对步骤(3.1)烘干过的米粒状半成品进行二次烘干，烘干时长为40-60min。
6.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：所述方法还包括分级步骤：将冷却后获得的慢消化功能挤压米制品进行分级，筛选出不完整颗粒。
7.根据权利要求1所述的制备慢消化功能挤压米制品的方法，其特征在于：所述杨梅叶原花色素来源于杨梅叶干品的水提物。
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